Los ordenadores cuánticos prometen revolucionar el panorama tecnológico en los próximos años. La potencia de cálculo que obtienen estos procesadores es varias magnitudes más alta que los chips tradicionales que en la actualidad están en cada uno de los dispositivos del día a día. Una de las compañías más punteras en este sector es IBM, la estadounidense cuenta con varios laboratorios y centros científicos dedicados en exclusiva a ir superando los retos propios de un cambio tan drástico de concepto y forma.
Hace tan sólo unos días, durante el IBM Quantum Summit 2023, presentaron sus nuevas creaciones con el procesador Heron como punta de lanza. Tiene un recuento de 133 cúbits y logra una tasa de error 5 veces menor que su predecesor. El cúbit es la unidad fundamental de un ordenador cuántico y puede tomar valores más allá del 0 y el 1 con los que funcionan los procesadores en la actualidad.
La compañía estadounidense lleva sus sistemas hasta prácticamente el cero absoluto —273 grados centígrados bajo cero— para conseguir un correcto funcionamiento. Un requisito que se ha convertido en un desafío tecnológico por sí mismo al ser los cúbits muy delicados a cualquier cambio, lo que arruinaría toda la línea de cálculos realizados.
Los ordenadores cuánticos ya resuelven problemas imposibles para la mejor computadora clásica
Estas unidades elementales pueden alterarse al salirse de los estados cuánticos establecidos e introducir errores en todo el procesamiento de los datos. Algo que, a la postre, hace que las máquinas cuánticas actuales no sean tan fiables. En este campo y con el fin de remediarlo, los ingenieros de IBM han conseguido algunos avances clave que han aplicado al procesador Heron.
Han incorporado un nuevo hardware para acelerar la rapidez con la que el sistema coloca pares de cúbits en estados cuánticos y consiguen disminuir la cantidad de errores que surgen durante el funcionamiento. Al mismo tiempo que reducen su propagación al resto de cúbits.
Detrás de esta tecnología están los acopladores ajustables, que permiten realizar operaciones cuánticas entre cúbits con una fidelidad superior y una mínima interferencia. IBM ha diseñado acopladores de corto y largo alcance, permitiendo configuraciones flexibles y robustas de cúbits que son esenciales para implementar códigos de corrección a gran escala.
Estos acopladores permiten a los cúbits interactuar con una precisión inédita, reduciendo así el ruido y mejorando la coherencia de los propios cúbits. La tasa de error actual va tan sólo del 0,3 al 0,4%, una mejora de cuatro a cinco veces respecto al sistema previo. El procesador Heron puede manejar 5.000 puertas lógicas que permiten aplicaciones hasta ahora imposibles y en sectores tan complejos como la física de materiales, la química o la criptografía.
IBM también se encuentra trabajando en el apartado del software. La compañía ya está empleando una técnica llamada mitigación de errores que anunció a principios de este 2023 en la que simula errores probables y los resta de los cálculos. También cuenta con otros métodos como la reducción de cúbits físicos en un cúbit lógico.
A por los 1.000 cúbits
Después de lanzar una versión mejorada de Heron el año que viene, IBM tiene planeado presentar el chip Flamingo. La compañía vinculará 7 procesadores Flamingo en un sólo sistema al mismo tiempo que van incrementando el número de puertas hasta llegar a 15.000 en 2028.
Toda esta evolución cristalizará en un sólo chip de 200 cúbits tolerante a los errores llamado Starling. Se lanzará en 2029 y servirá para crear ordenadores cuánticos más potentes y menos propensos a los fallos. Este último también incorporará nuevos métodos de corrección de errores, empezando por la memoria y luego pasando a la comunicación y las puertas.
Según la hoja de ruta publicada por la propia IBM en el evento, ese mismo año será clave para todas estas tecnologías que unidan conseguirán la capacidad de ejecutar 100 millones de puertas en 1.000 cúbits. Un hito tecnológico que supone un gran salto y aumento exponencial de las capacidades cuánticas. Principalmente en la resolución de problemas y la investigación en áreas como la física de materia condensada y la física de altas energías.